Question

5．电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根离子．P、Q为电解池的两电极，分子不能穿过离子交换膜）．
（1）Q为电解池的阴极．
（2）阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（3）电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH^-可忽略不计．0.4L 10g•L^-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g•L^-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H₂在标准状况下的体积约为6.72L．（乳酸的摩尔质量为90g•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）A^-通过阴离子交换膜到左侧生成HA，说明在Q电极上阳离子放电，剩余A^-，阳离子在阴极放电；
（2）电解池中阳极上氢氧根离子失电子生成氧气；
（3）根据电极反应式结合原子守恒来计算．

解答 解：（1）A^-通过阴离子交换膜到左侧生成HA，说明在Q电极上阳离子放电，剩余A^-，阳离子在阴极放电，所以Q为阴极，故答案为：阴；
（2）阳极上是阴离子氢氧根离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）在阳极上发生电极反应：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，阴极上发生电极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，根据电极反应方程式，则有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根据差值法，乳酸的浓度变化量是$\frac{145g/L-10g/L}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物质的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以产生氢气是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：6.72．

点评 本题涉及原电池的工作原理以及应用的考查，注意知识的迁移和应用是解题的关键，难度中等，注意把握电解池中离子的移动方向．